Ultragarsinio juostų pjovimo ir suvirinimo principo taikymas
Ultragarsinio pjovimo ir suvirinimo principas
Ultragarsinis pjovimas ir suvirinimas yra ultragarso taikymo pramonėje posritis, kuri vis plačiau naudojama dėl savo aplinkai nekenksmingų, efektyvių ir estetiškai patrauklių savybių.
Ultragarsinio pjovimo ir suvirinimo principas
Ultragarsinis juostos pjovimas ir suvirinimas naudoja aukšto dažnio 20–40 kHz mechaninę vibraciją, perduodančią energiją juostos sąlyčio paviršiui per suvirinimo galvutę. 1. Energijos konversija: ultragarsinis generatorius paverčia elektros energiją aukšto dažnio mechanine vibracija, kurią sustiprina amplitudės transformatorius ir perduoda į suvirinimo galvutę. 2. Trinties šilumos generavimas: suvirinimo galvutė spaudžia juostą, sukeldama aukšto dažnio trintį tarp juostos viduje esančių pluoštų, akimirksniu sukurdama lokalizuotą aukštą 500–1000 ℃ temperatūrą. 3. Sinchroninis suvirinimas ir pjovimas: aukšta temperatūra išlydo juostos pluoštus (pvz., nailoną ir poliesterį), o suvirinimo galvutės slėgis sutankina išsilydžiusią dalį, suformuodamas tvirtą suvirinimo sluoksnį. Jei naudojama speciali pjovimo briaunos suvirinimo galvutė, aukšta temperatūra gali vienu metu pjauti juostą, pasiekiant integruotą „pjovimą + suvirinimą“. 4. Aušinimas ir formavimas: vibracijai pasibaigus, slėgis palaikomas 0,1–0,5 sekundės, kad suvirinta vieta greitai atvėstų ir sukietėtų, užbaigiant pjovimo ir suvirinimo procesą. (Pneumatinės sistemos užtikrina amortizaciją, taip pat aušinimą ir formavimą pjovimo ir suvirinimo proceso metu.)
Ultragarsinės pjovimo ir suvirinimo sistemos sudėtis
Dažniausiai naudojama ultragarsinė plastiko suvirinimo sistema susideda iš trijų pagrindinių komponentų: ultragarso generatoriaus (elektros dėžutės), ultragarsinis keitiklis (vibratorius) ir ultragarsinė liejimo forma (liejimo formos galvutė, suvirinimo galvutė, ragas).
Ultragarsinis generatorius (elektros dėžutė), ultragarsiniai keitikliai (vibratoriai), ultragarsinės liejimo formos (liejimo formų galvutės, suvirinimo galvutės, ragai)
1. Ultragarsinis generatorius (elektros dėžutė): Konvertuoja elektros tinklo energiją į stabilią aukšto dažnio, aukštos įtampos išėjimo signalą.
2. Ultragarsinis keitiklis (osciliatorius): Akustinis įtaisas, kuris konvertuoja energiją, paversdamas elektros energiją mechanine energija.
3. Stiprintuvas: Keitiklio mechaninės vibracijos amplitudė keičiama naudojant iš anksto nustatytą stiprinimo santykį.
4. Formos (suvirinimo galvutės, ragai): Pritaikyta konkretiems matmenims pagal suvirinimo ir pjovimo poreikius ir sukurta su akustinėmis charakteristikomis, kad atitiktų ultragarsinės sistemos rezonansinius reikalavimus. Žemiau pateiksiu keletą formulių parametrų derinimo reiškiniui paaiškinti.
Energija = Amplitudė * Slėgis * Laikas * Konstanta K = Galia * Laikas
Pateiktos formulės rodo, kad suvirinant ir pjaunant ultragarso bangos amplitudė (kurią galima nustatyti generatoriuje), slėgis (oro slėgis arba elektrinio cilindro sukimo momentas, taip pat konstrukcijos standumas ir kietumas) ir bangos sklidimo laikas yra teigiamai koreliuojami su suvirinimo ir pjovimo efektu. Kitaip tariant, jei produktas nėra gerai pjaustomas, šiuos parametrus galima teigiamai reguliuoti. Ar tai reiškia, kad kuo aukštesni šie parametrai, tuo geriau? Žinoma, ne!
P = K∗A∗f∗δ, kur P yra suvirinimo galia, išreikšta W;
K. yra konstanta, kurios dydis yra susijęs su medžiagos garso laidumu ir energijos išsklaidymu. Tai reiškia, kad paprastai sakome, jog skirtingoms medžiagoms reikia skirtingo parametrų derinimo, kad būtų įvykdyti reikalavimai.
A žymi suvirinimo siūlės plotą, matuojamą kvadratiniais metrais (㎡). Tai yra suvirinimo siūlės sąlyčio paviršius, todėl pjovimo briaunos ilgis ir kampas paprastai lemia šį plotą.
f yra ultragarsinis dažnis, o tai reiškia, kad teoriškai lengviau suvirinti aukštesnius dažnius. Tačiau akustiškai kuo didesnis dažnis, tuo sunkiau pasiekti didelę amplitudę; matavimo vienetas yra Hz.
d reiškia amplitudę, matuojamą metrais (m). Teoriškai didesnė amplitudė lemia geresnį suvirinimą ir pjovimą. Tačiau metalinių medžiagų nuovargio atsparumas yra susijęs su dažniu, medžiagos savybėmis, įtempiu, laiku, slėgiu ir kietumu, todėl jam įtakos turi kiti parametrai.
Šeši veiksniai, darantys įtaką ultragarsinio pjovimo ir suvirinimo rezultatams:
Slėgis + Laikas + Mechaninė struktūra + Gaminio medžiagos + Derinimas
1. Ultragarsinis suvirinimo slėgis
Tinkamas slėgis suvirinimo paviršiui sukelia suvirinimo medžiagos virsmą iš elastingos į plastišką, skatina molekulių tarpusavio difuziją ir išstumia likusį orą iš suvirinimo siūlės, taip padidindamas suvirinimo paviršiaus sandarumą. Slėgis paprastai neviršija 0,5 MPa.
2. Ultragarsinio suvirinimo / pjovimo laikas (bangų emisijos laikas)
Tinkamas lydymosi laikas ir pakankamas aušinimo laikas yra būtini. Esant fiksuotai šilumos išeigai, nepakankamas laikas suvirins nepilnai, o per ilgas laikas sukels suvirinimo siūlės deformaciją, šlako perteklių ir kartais karštus taškus (spalvos pakitimą) nesuvirintose vietose. Labai svarbu užtikrinti, kad suvirinimo paviršius sugertų pakankamai šilumos, kad pasiektų visiškai išsilydžiusią būseną, kuri užtikrintų tinkamą molekulių difuziją ir lydymą. Tuo pačiu metu, norint, kad suvirinimo siūlė pasiektų reikiamą stiprumą, reikalingas pakankamas aušinimo laikas.
3. Ultragarsinė amplitudė
4. Mechaninė konstrukcija
Rėmo gamybos tikslumas ir stabilumas tiesiogiai veikia suvirinimo efektą, ypač kai kuriems tiksliems gaminiams, kurių mechaninė konstrukcija turi atitikti gaminio tikslumą.
5. Gaminio medžiagos
Tokie veiksniai kaip suvirinamų dalių medžiaga, jų struktūra, storis ir atsparumas slėgiui taip pat tiesiogiai veikia suvirinimo efektą.
6. Įrangos derinimas
Apibendrinant galima teigti, kad norint pasiekti geriausių ultragarsinio pjovimo ir suvirinimo rezultatų, įrangos derinimas taip pat yra svarbi garantija. Svarbų vaidmenį atlieka lankstus įvairių parametrų derinimas ir reguliavimas bei inžinierių atliekamas derinimas vietoje.